經(jīng)常使用的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)有哪幾種

在電力電子設(shè)備中，開(kāi)關(guān)非常重要，最開(kāi)始的有機(jī)械開(kāi)關(guān)，需要人工來(lái)進(jìn)行操作，隨著微型化的發(fā)展，電子開(kāi)關(guān)開(kāi)始走入人們視野，它們?cè)陔娐分谐洚?dāng)固態(tài)開(kāi)關(guān)，但沒(méi)有任何機(jī)械人工作用。主要有以下幾種：

1.功率二極管

2.金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）

3.雙極結(jié)型晶體管（BJT）

4.絕緣柵雙極晶體管（IGBT）

5.晶閘管（SCR，GTO，MCT）

功率二極管，功率晶體管，MOSFET，晶閘管及其雙晶體管模型為三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)，柵極截止晶閘管（GTO），絕緣柵雙極晶體管（IGBT）會(huì)有的截止特性使得在電力電子電路中，這些開(kāi)關(guān)在飽和區(qū)和功率放大器和線性穩(wěn)壓器等模擬電路中的線性區(qū)域工作，使得開(kāi)關(guān)非常高效，在功率處理過(guò)程中損耗較小。

功率二極管

與具有PN結(jié)構(gòu)的信號(hào)二極管相比，功率二極管具有PN結(jié)構(gòu)。有一定單向?qū)ㄐ?，在固有的層面上缺點(diǎn)是在正向偏置條件下會(huì)增加明顯的電阻，因此功率二極管需要適當(dāng)?shù)睦鋮s裝置來(lái)處理大功率損耗。功率二極管被用于許多應(yīng)用中。包括整流器，電壓鉗位器，電壓倍增器等。

MOSFET

MOSFET是壓控多數(shù)載波（或單極）三端器件。與用于低功率信號(hào)的簡(jiǎn)單橫向溝道MOSFET相比，功率MOSFET具有不同的結(jié)構(gòu)。它具有垂直溝道結(jié)構(gòu)，其中源極和漏極位于硅晶片的相對(duì)側(cè)，源極和漏極的這種相對(duì)放置提高了功率MOSFET處理更大功率的能力。

MOSFET結(jié)構(gòu)中襯底都是內(nèi)部連接的，但是在外部連接的情況下，方向?qū)l(fā)生變化，電子遷移率較高，在MOSFET體內(nèi)二極管在大多數(shù)應(yīng)用中具有足夠的電流和開(kāi)關(guān)速度，但在某些應(yīng)用中需要使用超快二極管，在這種情況下，外部快速恢復(fù)二極管以反并聯(lián)方式連接。但是，還需要一個(gè)慢速恢復(fù)二極管來(lái)阻止體二極管的動(dòng)作。

功率雙極結(jié)型晶體管（BJT）

功率BJT傳統(tǒng)上用于許多應(yīng)用，但是IGBT（絕緣柵雙極晶體管）和MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）已在大多數(shù)應(yīng)用中代替了它，但由于某些原因，它們?nèi)栽谀承╊I(lǐng)域使用IGBT和MOSFET的輸入電容比BJT高，因此，在IGBT和MOSFET的情況下，驅(qū)動(dòng)電路必須能夠?qū)?nèi)部電容進(jìn)行充電和放電。

盡管與MOSFET或IGBT相比，BJT的輸入電容較低，但由于輸入阻抗低，BJT的響應(yīng)速度明顯降低.BJT在相同的驅(qū)動(dòng)性能下使用更多的硅。在較早研究的MOSFET中，功率BJT與簡(jiǎn)單的平面BJT的配置不同。在平面BJT中，集電極和發(fā)射極在晶片的同一側(cè)，而在功率BJT中，集電極和發(fā)射極在相對(duì)的邊緣，這樣做是為了增加BJT的電源處理能力。

絕緣柵雙極晶體管（IGBT）

IGBT結(jié)合了BJT和功率MOSFET的物理特性，從而獲得了兩者的優(yōu)勢(shì)，它受柵極電壓控制，與功率MOSFET一樣具有高輸入阻抗，并且與BJT一樣具有低的導(dǎo)通狀態(tài)功率損耗。與BJT相比，甚至沒(méi)有二次擊穿且開(kāi)關(guān)。由于具有雙極性特性，它與MOSFET相比具有更好的導(dǎo)電特性;與MOSFET相比，它沒(méi)有體二極管，但是這可以看作是一個(gè)優(yōu)勢(shì)在特定的應(yīng)用中使用外部快速恢復(fù)二極管，它們正在以更低的傳導(dǎo)損耗取代大多數(shù)高壓應(yīng)用中的MOSFET。IGBT上有三個(gè)端子，分別稱為集電極，發(fā)射極和柵極。

晶閘管（SCR，GTO，MCT）

晶閘管與固態(tài)器件系列相似，廣泛用于電力電子電路，SCR（可控硅整流器），DIAC（交流二極管），TRIAC（交流二極管），GTO（柵極關(guān)斷晶閘管），MCT（ MOS控制晶閘管），RCT，PUT，UJT，LASCR，LASCS，SIT，SIth，SIS，SBS，SUS，SBS等。SCR是該家族中最老的成員，通常稱為“晶閘管” ”。

它們作為雙穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)工作，可在非導(dǎo)通或?qū)顟B(tài)下工作。傳統(tǒng)晶閘管的設(shè)計(jì)沒(méi)有柵極控制的關(guān)斷能力，當(dāng)只有陽(yáng)極電流低于此值時(shí)，晶閘管可從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榉菍?dǎo)通狀態(tài)。其中GTO具有柵極控制的關(guān)斷能力。